DE112012002279T5 - Method and apparatus for power distribution with multiple inputs to adjacent outputs - Google Patents
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Abstract
Verfahren, Systeme und Vorrichtungen liefern effizient und zuverlässig Strom von mehreren Eingangsstromquellen an nebeneinander liegende Ausgänge. Aspekte der Offenbarung stellen eine Stromverteilungseinheit bzw. Power Distribution Unit (PDU) bereit, die eine Anzahl von Stromausgängen aufweist, die erste und zweite nebeneinander liegende Stromausgänge aufweisen. Die PDU weist eine gedruckte Leiterplatte auf, die eine erste leitende Schicht, die elektrisch mit einem ersten Stromeingangsanschluss und dem ersten Stromausgang verbunden ist, und eine zweite leitende Schicht aufweist, die sich wenigstens teilweise oberhalb der ersten leitenden Schicht und in einer gegenüberliegenden bzw. zugewandten Beziehung dazu befindet. Die zweite leitende Schicht ist elektrisch von der ersten leitenden Schicht isoliert und elektrisch mit einem zweiten Stromeingangsanschluss und dem zweiten Stromausgang verbunden, wobei die ersten und zweiten Stromausgänge dadurch mit unterschiedlichen Stromeingängen verbunden sind.Methods, systems and devices efficiently and reliably deliver power from multiple input power sources to adjacent outputs. Aspects of the disclosure provide a power distribution unit (PDU) that has a number of power outputs that have first and second adjacent power outputs. The PDU has a printed circuit board that has a first conductive layer that is electrically connected to a first power input terminal and the first current output and a second conductive layer that is at least partially above the first conductive layer and in an opposite or facing Relationship to it. The second conductive layer is electrically isolated from the first conductive layer and is electrically connected to a second current input terminal and the second current output, the first and second current outputs thereby being connected to different current inputs.
Description
GEBIETTERRITORY
Die vorliegende Offenbarung ist auf Vorrichtungen, Systeme und Verfahren gerichtet, die bei Stromverteilungs-, Strommanagement- und Stromüberwachungsanwendungen verwendet werden. Genauer gesagt ist die vorliegende Offenbarung auf Vorrichtungen, Systeme und Verfahren gerichtet, die die Fähigkeit haben, nebeneinander liegenden Ausgängen Strom von unterschiedlichen Stromeingängen zur Verfügung zu stellen.The present disclosure is directed to apparatus, systems, and methods used in power distribution, power management, and power monitoring applications. More particularly, the present disclosure is directed to devices, systems, and methods that have the ability to provide power from different power inputs to adjacent outputs.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Stromverteilungseinheiten bzw. Power Distribution Units (PDUs) werden bereits lange verwendet, um elektronische Geräte mit Strom zu versorgen. Eine herkömmliche Stromverteilungseinheit (PDU) ist eine Anordnung von mehreren „Steckdosen” (die auch „Anschlussbuchsen” oder „Ausgänge” genannt werden), die eine elektrische Energie bzw. einen elektrischen Strom von einer Quelle erhalten und den elektrischen Strom über die Steckdosen an eine oder mehrere separate elektronische Geräteeinheiten verteilen, deren jeweilige Stromkabel bzw. Anschlusskabel in die jeweiligen Steckdosen der PDU eingesteckt sind. In einigen Anwendungen empfängt eine PDU Strom von zwei unterschiedlichen Stromeingängen, was gemeinhin als „Dual Feed”-PDUs (PDUs mit doppelter Zufuhr) oder „Dual Input”-PDUs (PDUs mit doppeltem Eingang) bezeichnet wird. Solche doppelten Eingänge können eine PDU mit einer zusätzlichen Stromversorgungsfähigkeit versehen und/oder können redundante Stromquellen für Geräte vorsehen, die Strom von PDU-Steckdosen erhalten. PDUs können in jeder von verschiedenen Anwendungen und Umgebungen verwendet werden, wie etwa zum Beispiel in oder an Racks bzw. Gestellen oder Trägern für elektronische Geräte (wie etwa RETMA-Racks), um neben anderen Anwendungen Netzwerkgeräte (z. B. Server, Router, Gateways, Netzwerk-Switches) mit Strom zu versorgen. Eine oder mehrere PDUs, die sich in einem Schrank befinden, können der Einfachheit halber als eine Cabinet Power Distribution Unit (CDU) bzw. Schrank-Stromverteilereinheit bezeichnet werden.Power Distribution Units (PDUs) have long been used to power electronic devices. A conventional power distribution unit (PDU) is an array of multiple "outlets" (also referred to as "jacks" or "outlets") which receive electrical power from one source and supply the electrical power to one via the outlets or distribute several separate electronic units whose respective power cables or connecting cables are plugged into the respective sockets of the PDU. In some applications, a PDU receives power from two different power inputs, commonly referred to as dual feed PDUs or dual input PDUs. Such dual inputs may provide a PDU with additional power capability and / or may provide redundant power sources for devices receiving power from PDU outlets. PDUs may be used in any of various applications and environments, such as, for example, in or on racks or supports for electronic devices (such as RETMA racks) to provide, among other applications, network devices (eg, servers, routers, etc.). Gateways, network switches). One or more PDUs located in a cabinet may be referred to simply as a cabinet power distribution unit (CDU) or cabinet power distribution unit.
Strom, der an kleine Geschäfte oder Privatkunden verteilt wird, ist im Allgemeinen ein „Einphasen”-Strom oder ein „Spaltphasen”-Strom bzw. „Split-Phase”-Strom. In einem Einphasensystem wird eine einzige Wechselspannung durch einen Anschluss mit zwei Leitern verteilt. In einem Spaltphasensystem bzw. Split-Phase-System werden zwei Wechselspannungen durch wenigstens drei Leiter verteilt: einen Null- bzw. Neutralleiter und einen weiteren Leiter für jede der zwei Phasen. Die zwei Spannungswellenformen sind zeitlich um einen „Phasenunterschied” von 180 Grad getrennt – das heißt, die Sinusform der Spannung in einem Leiter eilt der Sinusform der Spannung in dem anderen Leiter um den Betrag des Phasenunterschieds vor oder nach. Die Effektivspannung bzw. Arbeitsspannung zwischen dem ersten Phasenleiter und dem zweiten Phasenleiter ist deshalb beträchtlich größer als die Effektivspannung bzw. Arbeitsspannung zwischen jedem der Phasenleiter und dem Nullleiter. Als Folge davon kann ein Dreileiter-Split-Phase-System zum Beispiel 120 Volt in einem Stromkreis von einem Phasenleiter zu einem Nullleiter und 240 Volt in einem Stromkreis von einem Phasenleiter zu einem Phasenleiter bereitstellen.Power distributed to small businesses or residential customers is generally a "single-phase" current or a "split-phase" current. In a single-phase system, a single AC voltage is distributed through a two-conductor connection. In a split-phase system, two AC voltages are distributed through at least three conductors: a neutral conductor and another conductor for each of the two phases. The two voltage waveforms are separated in time by a "phase difference" of 180 degrees - that is, the sinusoidal shape of the voltage in one conductor advances or retreats the sinusoidal shape of the voltage in the other conductor by the amount of the phase difference. The effective voltage between the first phase conductor and the second phase conductor is therefore considerably larger than the effective voltage between each of the phase conductors and the neutral conductor. As a result, a three-wire split-phase system can provide, for example, 120 volts in a circuit from a phase conductor to a neutral and 240 volts in a circuit from a phase conductor to a phase conductor.
In größeren gewerblichen und industriellen Anwendungen können Dreiphasensysteme verwendet werden. In Dreiphasensystemen ist jeder Spannungszyklus in jedem Phasenleiter um 120 Grad oder 1/3 einer Periode phasenversetzt zu dem Spannungszyklus in jedem der anderen zwei Phasenleiter. Dreiphasensysteme werden in großen gewerblichen und industriellen Anwendungen verwendet, weil ein Dreiphasengerät von der Größe her kleiner ist, weniger wiegt und effizienter ist als ein Einphasen- oder Zweiphasengerät. Obwohl Dreiphasenschaltungen etwas komplexer als Einphasen- oder Zweiphasenschaltungen sind, wiegen sie weniger als Einphasenschaltungen für die gleichen Belastungen, die von den Schaltungen unterstützt werden. Dreiphasenschaltungen können auch einen breiten Bereich von Spannungen bereitstellen und können für einphasige oder zweiphasige Belastungen verwendet werden.Three-phase systems can be used in larger commercial and industrial applications. In three-phase systems, each voltage cycle in each phase conductor is phase shifted by 120 degrees or 1/3 of a cycle from the voltage cycle in each of the other two phase conductors. Three-phase systems are used in large commercial and industrial applications because a three-phase device is smaller in size, less weighs, and more efficient than a single-phase or two-phase device. Although three-phase circuits are somewhat more complex than single-phase or two-phase circuits, they weigh less than single-phase circuits for the same loads supported by the circuits. Three-phase circuits can also provide a wide range of voltages and can be used for single-phase or two-phase loads.
Ein Dreiphasenstrom wird von Schaltungen bzw. Stromkreisen in einer von zwei Konfigurationen erzeugt: (i) einer „Delta”- bzw. „Dreieck”-Konfiguration; oder (ii) einer „Ypsilon”- bzw. „Stern”-Konfiguration. Wenn ein Ende jedes der Leitungszweige einer Dreiphasenschaltung zentral an einem gemeinsamen Punkt angeschlossen ist und die anderen Enden mit drei Phasenleitern (einem Leiter für jede Phase) verbunden sind, dann wird die Konfiguration eine Sternschaltung oder „Y”-Schaltung genannt. Wenn die Leitungszweige der Dreiphasenschaltungen statt dessen in Reihe geschaltet sind, um einen geschlossenen Kreis zu bilden, wobei ein Phasenleiter mit jedem Verbindungspunkt von zwei benachbarten Leitungszweigen verbunden ist, dann wird die Konfiguration eine „Dreieck”- oder „Δ”-Schaltung genannt.A three-phase current is generated by circuits in one of two configurations: (i) a "delta" or "triangle" configuration; or (ii) a "Ypsilon" or "star" configuration. If one end of each of the line branches of a three-phase circuit is connected centrally at a common point and the other ends are connected to three phase conductors (one conductor for each phase), then the configuration is called a star connection or "Y" circuit. Instead, if the line branches of the three-phase circuits are connected in series to form a closed circuit, with one phase conductor connected to each connection point of two adjacent line branches, then the configuration is called a "triangle" or "Δ" circuit.
Ein Grund dafür, dass die Dreiphasenschaltungen komplexer als typische Einphasenschaltungen sind, ist die Notwendigkeit, wenigstens bis zu einem gewissen Grad symmetrische Belastungen zwischen jeder der drei Phasen aufrecht zu erhalten. Ein Indikator für ein Ungleichgewicht ist der Pegel des Stroms, der durch jeden Phasenleiter fließt. Wenn sich der Pegel des Stroms, der durch einen Phasenleiter fließt, beträchtlich von dem unterscheidet, der durch einen anderen Phasenleiter fließt, dann wird die Belastung als unsymmetrisch betrachtet. In einem sterngeschalteten System kann ein Ungleichgewicht auch dadurch angezeigt werden, dass Strom durch den Nullleiter fließt. Ein Ungleichgewicht zwischen den Belastungen kann zu einer Beschädigung des Dreiphasensystems führen, kann einen übermäßigen Verschleiß der Bauteile bzw. Komponenten in dem System, wie etwa des Drehstromgenerators, verursachen, kann zu einem erhöhten Stromverbrauch führen und kann schwierig und teuer zu korrigieren sein.One reason that the three-phase circuits are more complex than typical single-phase circuits is the need to maintain symmetrical loads between each of the three phases, at least to some degree. An indicator of imbalance is the level of current flowing through each phase conductor. When the level of current flowing through a Phase conductor flows, differs considerably from that flowing through another phase conductor, then the load is considered asymmetrical. In a star-connected system, an imbalance may also be indicated by current flowing through the neutral. An imbalance between the loads can lead to damage to the three-phase system, can cause excessive wear of components in the system, such as the alternator, can result in increased power consumption, and can be difficult and expensive to correct.
So verwenden zum Beispiel Rechenzentren von hoher Kapazität, die in Computer- und Kommunikationsnetzwerkanwendungen verwendet werden, allgemein einen Dreiphasenstrom für die Bereitstellung des Betriebsstroms für die Geräte, die sich in hunderten oder tausenden von Geräte-Racks in dem Rechenzentrum befinden. Im Allgemeinen wird ein Dreiphasenstrom zu den Geräte-Racks über einen Vier- oder Fünf-Leiter-Eingang zugeführt, der einen Leiter für jede Spannungsphase, eine Erde und einen Nullleiter bzw. Neutralleiter für Dreiphasen-Sternschaltungen bereitstellt. Eine vertikal oder horizontal ausgerichtete Stromverteilungseinheit ist mit dem Eingang verbunden bzw. ist an diesem angeschlossen und verteilt Strom unterschiedlicher Phasen an eine Vielzahl von Ausgängen für die Phase. Eine Dreiphasen-PDU sieht typischerweise drei oder mehr Ausgangszweige vor, einen Zweig für jede Stromphase, die von der Dreiphasen-Steckerleiste bereitgestellt wird. Die PDU kann an oder benachbart zu einem gegebenen Geräte-Rack anbringbar sein, um drei oder mehr Zweige von einphasigem Strom (wobei jeder dieser Zweige von dem Dreiphasenstromeingang abgeleitet ist) zu dem Rack oder einem anderen Gerät in der Nachbarschaft zuzuführen.For example, high-capacity data centers used in computer and communications network applications generally use three-phase power to provide the operating power to the devices residing in hundreds or thousands of equipment racks in the data center. Generally, three-phase power is supplied to the device racks via a four- or five-wire input providing one conductor for each voltage phase, ground, and neutral for three-phase star circuits. A vertically or horizontally aligned power distribution unit is connected to or connected to the input and distributes different phase current to a plurality of phase outputs. A three-phase PDU typically provides three or more output branches, one branch for each current phase provided by the three-phase power strip. The PDU may be attachable to or adjacent a given device rack to supply three or more branches of single-phase power (each of which branches is derived from the three-phase power input) to the rack or other device in the vicinity.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
In verschiedenen Ausführungsformen ist eine Stromverteilungseinheit bzw. Power Distribution Unit (PDU) bereitgestellt, die Folgendes aufweist: (a) ein PDU-Gehäuse; (b) einen Stromeingang, der wenigstens teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und wenigstens einen ersten Eingangsanschluss, der elektrisch mit einer ersten Stromquelle verbindbar ist, und einen zweiten Eingangsanschluss aufweist, der elektrisch mit einer zweiten Stromquelle verbindbar ist; (c) eine Vielzahl von Stromausgängen, die wenigstens teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und wenigstens einen ersten Stromausgang und einen zweiten Stromausgang, der sich benachbart zu dem ersten Stromausgang befindet, aufweist; und (d) eine gedruckte Leiterplatte, die in dem Gehäuse angeordnet ist und (i) eine erste leitende Schicht, die elektrisch mit dem ersten Eingangsanschluss und dem ersten Stromausgang verbunden ist, und (ii) eine zweite leitende Schicht aufweist, die sich wenigstens teilweise oberhalb der ersten leitenden Schicht und in einer gegenüberliegenden bzw. zugewandten Beziehung dazu befindet, elektrisch von der ersten leitenden Schicht isoliert ist, elektrisch mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist und elektrisch mit dem zweiten Stromausgang verbunden ist, wobei die ersten und zweiten Stromausgänge dadurch mit unterschiedlichen Stromeingängen verbunden sind.In various embodiments, a power distribution unit (PDU) is provided, comprising: (a) a PDU housing; (b) a power input disposed at least partially within the housing and having at least a first input terminal electrically connectable to a first power source and a second input terminal electrically connectable to a second power source; (c) a plurality of power outlets at least partially disposed within the housing and having at least a first power output and a second power output located adjacent to the first power output; and (d) a printed circuit board disposed in the housing and having (i) a first conductive layer electrically connected to the first input terminal and the first current output, and (ii) a second conductive layer at least partially is above the first conductive layer and in facing relation thereto, electrically insulated from the first conductive layer, electrically connected to the second input terminal and electrically connected to the second current output, the first and second current outputs thereby being different Power inputs are connected.
In einigen Ausführungsformen weist die gedruckte Leiterplatte des Weiteren eine erste leitend beschichtete Durchgangsbohrung auf, die sich durch die ersten und zweiten leitenden Schichten erstreckt, wobei die erste leitend beschichtete Durchgangsbohrung elektrisch mit der ersten leitenden Schicht verbunden ist, elektrisch von der zweiten leitenden Schicht isoliert ist und elektrisch mit dem ersten Stromausgang verbunden ist. Die gedruckte Leiterplatte solcher Ausführungsformen kann des Weiteren eine zweite leitend beschichtete Durchgangsbohrung aufweisen, die sich durch die ersten und zweiten leitenden Schichten erstreckt, wobei die zweite leitend beschichtete Durchgangsbohrung elektrisch mit der zweiten leitenden Schicht verbunden ist, elektrisch von der ersten leitenden Schicht isoliert ist und elektrisch mit dem zweiten Stromausgang verbunden ist.In some embodiments, the printed circuit board further includes a first conductive coated through-bore extending through the first and second conductive layers, the first conductive-coated through-hole electrically connected to the first conductive layer, electrically isolated from the second conductive layer and electrically connected to the first current output. The printed circuit board of such embodiments may further comprise a second conductive plated through bore extending through the first and second conductive layers, the second conductive plated through hole being electrically connected to the second conductive layer, being electrically isolated from the first conductive layer, and is electrically connected to the second current output.
Der Stromeingang kann des Weiteren einen dritten Stromeinganganschluss aufweisen, der elektrisch mit einer dritten Stromquelle verbunden werden kann, wobei in diesem Fall die Stromausgänge einen dritten Stromausgang aufweisen, der sich benachbart zu dem zweiten Stromausgang befindet, und die gedruckte Leiterplatte des Weiteren eine dritte leitende Schicht aufweist, die sich wenigstens teilweise oberhalb der ersten und zweiten leitenden Schichten befindet, elektrisch von den ersten und zweiten leitenden Schichten isoliert ist, elektrisch mit dem dritten Eingangsanschluss verbunden ist und elektrisch mit dem dritten Stromausgang verbunden ist. Mit einer solchen Konfiguration sind die ersten, zweiten und dritten Stromausgänge dadurch mit unterschiedlichen Stromeingängen verbunden. Die gedruckte Leiterplatte kann (1) eine erste leitend beschichtete Durchgangsbohrung, die sich durch die ersten, zweiten und dritten leitenden Schichten erstreckt und elektrisch mit der ersten leitenden Schicht verbunden ist, elektrisch von den zweiten und dritten leitenden Schichten isoliert ist und elektrisch mit dem ersten Stromausgang verbunden ist; (2) eine zweite leitend beschichtete Durchgangsbohrung, die sich durch die ersten, zweiten und dritten leitenden Schichten erstreckt und elektrisch mit der zweiten leitenden Schicht verbunden ist, elektrisch von den ersten und dritten leitenden Schichten isoliert ist und elektrisch mit dem zweiten Stromausgang verbunden ist; und (3) eine dritte leitend beschichtete Durchgangsbohrung aufweisen, die sich durch die ersten, zweiten und dritten leitenden Schichten erstreckt und elektrisch mit der dritten leitenden Schicht verbunden ist, elektrisch von den ersten und zweiten leitenden Schichte isoliert ist und elektrisch mit dem dritten Stromausgang verbunden ist.The power input may further include a third power input terminal that is electrically connectable to a third power source, in which case the power outputs have a third power output adjacent the second power output, and the printed circuit board further comprises a third conductive layer which is at least partially above the first and second conductive layers, is electrically isolated from the first and second conductive layers, is electrically connected to the third input terminal, and is electrically connected to the third current output. With such a configuration, the first, second and third current outputs are thereby connected to different current inputs. The printed circuit board may (1) be electrically insulated from the second and third conductive layers and electrically connected to the first conductive via hole extending through the first, second and third conductive layers and electrically connected to the first conductive layer Current output is connected; (2) a second conductive coated through-bore extending through the first, second and third conductive layers and electrically connected to the second conductive layer, electrically isolated from the first and third conductive layers, and electrically connected to the second current output; and (3) comprise a third conductive coated through-bore extending through the first, second and third conductive layers, and is electrically connected to the third conductive layer, is electrically isolated from the first and second conductive layers and is electrically connected to the third current output.
In einigen Ausführungsformen weisen die Stromausgänge wenigstens erste und zweite Gruppen von linear angeordneten Stromausgängen auf, wobei nebeneinander liegende Stromausgänge innerhalb jeder der Gruppen mit unterschiedlichen Stromeingängen verbunden sind. Die PDU weist in einigen Ausführungsformen auch eine Vielzahl von Stromsteuerungsrelais auf, die in dem Gehäuse angeordnet sind, wobei jedes von der Vielzahl von Stromsteuerungsrelais in einer unabhängigen, den Strom steuernden Kommunikation zwischen dem Stromeingang und einem der Stromausgänge angeschlossen ist. Die PDU kann auch ein auf den Strom bezogene Informationen berichtendes System (z. B. wenigstens eines von dem Strom, der Spannung und der Leistung) aufweisen, das in dem Gehäuse in einer auf den Strom bezogene Informationen ermittelnden Kommunikation mit einem oder mehreren des Stromeingangs und der Stromausgänge angeordnet ist, und kann in einer auf den Strom bezogene Informationen übertragenden Kommunikation mit einem separaten Kommunikationsnetzwerk verbindbar sein, das sich fern von der Stromverteilungsvorrichtung befindet.In some embodiments, the current outputs include at least first and second groups of linearly-arranged current outputs, with adjacent current outputs within each of the groups being connected to different current inputs. The PDU also includes a plurality of power control relays disposed in the housing, wherein each of the plurality of power control relays is connected in independent current controlling communication between the power input and one of the power outputs in some embodiments. The PDU may also include a power related information reporting system (eg, at least one of the power, voltage, and power) that communicates with one or more of the power input in the housing in current information related communication and the power outputs, and in communication related to the power related information, may be connectable to a separate communications network remote from the power distribution device.
Der Stromeingang in die PDU kann einen ersten Stromeingang, der mit einer ersten Stromquelle verbunden ist, und einen zweiten Stromeingang aufweisen, der mit einer zweiten Stromquelle verbunden ist, oder er kann einen Dreiphasenstromeingang aufweisen, in dem die ersten und zweiten Stromquellen unterschiedlichen Phasen des Dreiphasenstromeingangs entsprechen.The power input to the PDU may include a first power input connected to a first power source and a second power input connected to a second power source, or may have a three-phase power input in which the first and second power sources are different phases of the three-phase power input correspond.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung stellt eine Leiterplattenvorrichtung zum Versorgen von nebeneinander liegenden Stromausgängen mit einem Strom von unterschiedlichen Stromeingängen bereit, die Folgendes aufweist: (a) eine erste leitende Schicht, die einen ersten Eingangsanschluss, der dafür konfiguriert ist, mit einem ersten Stromeingang verbunden zu werden, und einen ersten Ausgangsanschluss aufweist, der dafür konfiguriert ist, mit einem ersten Stromausgang verbunden zu werden; und (b) eine zweite leitende Schicht, die sich zumindest teilweise oberhalb der ersten leitenden Schicht und vorzugsweise in einer gegenüberliegenden Beziehung dazu befindet und die elektrisch von der ersten leitenden Schicht isoliert ist. Die zweite leitende Schicht weist einen zweiten Eingangsanschluss, der dafür konfiguriert ist, mit einem zweiten Stromeingang verbunden zu werden, und einen zweiten Ausgangsanschluss auf, der dafür konfiguriert ist, mit einem zweiten Stromausgang verbunden zu werden.Another aspect of the disclosure provides a printed circuit board apparatus for providing adjacent power outputs with a stream of different power inputs, comprising: (a) a first conductive layer having a first input terminal configured to be connected to a first power input and having a first output terminal configured to be connected to a first current output; and (b) a second conductive layer at least partially over the first conductive layer, and preferably in opposing relationship thereto, and electrically isolated from the first conductive layer. The second conductive layer has a second input terminal configured to be connected to a second current input and a second output terminal configured to be connected to a second current output.
Die gedruckte Leiterplatte kann eine erste leitend beschichtete Durchgangsbohrung, die sich durch die ersten und zweiten leitenden Schichten erstreckt und elektrisch mit der ersten leitenden Schicht verbunden ist und elektrisch von der zweiten leitenden Schicht isoliert ist, und eine zweite leitend beschichtete Durchgangsbohrung aufweisen, die sich durch die ersten und zweiten leitenden Schichten erstreckt und elektrisch mit der zweiten leitenden Schicht verbunden ist und elektrisch von der ersten leitenden Schicht isoliert ist.The printed circuit board may include a first conductive coated through-bore extending through the first and second conductive layers and electrically connected to the first conductive layer and electrically isolated from the second conductive layer, and a second conductive-coated through-hole extending through the first and second conductive layers extend and are electrically connected to the second conductive layer and are electrically isolated from the first conductive layer.
Die gedruckte Leiterplatte kann auch eine dritte leitende Schicht aufweisen, die sich wenigstens teilweise oberhalb der ersten und zweiten leitenden Schichten und vorzugsweise in einer gegenüberliegenden bzw. zugewandten Beziehung dazu befindet. Die dritte Schicht ist elektrisch von den ersten und zweiten leitenden Schichten isoliert und weist einen dritten Eingangsanschluss, der dafür konfiguriert ist, mit einem dritten Stromeingang verbunden zu werden, und einen dritten Ausgangsanschluss auf, der dafür konfiguriert ist, mit einem dritten Stromausgang verbunden zu werden. In solchen Ausführungsformen kann sich eine erste leitend beschichtete Durchgangsbohrung durch die ersten, zweiten und dritten leitenden Schichten erstrecken, kann elektrisch mit der ersten leitenden Schicht verbunden sein, kann elektrisch von den zweiten und dritten leitenden Schichten isoliert sein und kann elektrisch mit dem ersten Stromausgangsanschluss verbunden sein; kann sich eine zweite leitend beschichtete Durchgangsbohrung durch die ersten, zweiten und dritten leitenden Schichten erstrecken, kann elektrisch mit der zweiten leitenden Schicht verbunden sein, kann elektrisch von den ersten und dritten leitenden Schichten isoliert sein und kann elektrisch mit dem zweiten Stromausgangsanschluss verbunden sein; und kann sich eine dritte leitend beschichtete Durchgangsbohrung durch die ersten, zweiten und dritten leitenden Schichten erstrecken, kann elektrisch mit der dritten leitenden Schicht verbunden sein, kann elektrisch von den ersten und zweiten leitenden Schichten isoliert sein und kann elektrisch mit dem dritten Stromausgangsanschluss verbunden sein.The printed circuit board may also include a third conductive layer at least partially over the first and second conductive layers, and preferably in an opposed relationship thereto. The third layer is electrically isolated from the first and second conductive layers and has a third input terminal configured to be connected to a third current input and a third output terminal configured to be connected to a third current output , In such embodiments, a first conductive coated throughbore may extend through the first, second, and third conductive layers, may be electrically connected to the first conductive layer, may be electrically isolated from the second and third conductive layers, and may be electrically connected to the first current output terminal be; a second conductive coated via may extend through the first, second, and third conductive layers, may be electrically connected to the second conductive layer, may be electrically isolated from the first and third conductive layers, and may be electrically connected to the second current output terminal; and a third conductive coated throughbore may extend through the first, second, and third conductive layers, may be electrically connected to the third conductive layer, may be electrically isolated from the first and second conductive layers, and may be electrically connected to the third current output terminal.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung stellt ein Verfahren zum Zuführen von Strom zu nebeneinander liegenden Stromausgängen von unterschiedlichen Stromeingängen in einer Stromverteilungseinheit bereit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Verbinden einer ersten leitenden Schicht einer gedruckten Leiterplatte mit einem ersten Stromeingang; (b) Verbinden einer zweiten leitenden Schicht der gedruckten Leiterplatte mit einem zweiten Stromeingang, wobei sich die zweite leitende Schicht zumindest teilweise oberhalb der ersten leitenden Schicht befindet und elektrisch von der ersten leitenden Schicht isoliert ist; (c) Verbinden eines Netzstromanschlusses eines ersten Stromausgangs mit der ersten leitenden Schicht; und (d) Verbinden eines Netzstromanschlusses eines zweiten Stromausgangs, der neben dem ersten Stromausgang liegt, mit der zweiten leitenden Schicht.Another aspect of the disclosure provides a method for supplying power to adjacent power outputs of different power inputs in a power distribution unit, the method comprising the steps of: (a) connecting a first conductive layer of a printed circuit board to a first power input; (b) connecting a second conductive layer of the printed circuit board to a second power input, the second conductive layer being at least partially over the first conductive layer and being electrically isolated from the first conductive layer; (c) Connect a mains power connection of a first current output to the first conductive layer; and (d) connecting a mains current terminal of a second current output adjacent the first current output to the second conductive layer.
Das Verfahren kann auch das Verbinden einer dritten leitenden Schicht der gedruckten Leiterplatte mit einem dritten Stromeingang, wobei sich die dritte leitende Schicht wenigstens teilweise oberhalb der ersten und zweiten leitenden Schichten befindet und elektrisch von den ersten und zweiten leitenden Schichten isoliert ist; und das Verbinden eines Netzstromanschlusses eines dritten Stromausgangs, der neben einem von den ersten und zweiten Stromausgängen liegt, mit der dritten leitenden Schicht umfassen.The method may also include connecting a third conductive layer of the printed circuit board to a third power input, the third conductive layer being at least partially over the first and second conductive layers and being electrically isolated from the first and second conductive layers; and connecting a power supply terminal of a third power output adjacent one of the first and second power outputs to the third conductive layer.
Das Verbinden des Netzstromanschlusses des ersten Stromausgangs mit der ersten leitenden Schicht kann das Verbinden einer ersten leitend beschichteten Durchgangsbohrung mit dem Netzstromanschluss des ersten Stromausgangs umfassen, wobei sich die erste leitend beschichtete Durchgangsbohrung durch die ersten und zweiten leitenden Schichten erstreckt, elektrisch mit der ersten leitenden Schicht verbunden ist und elektrisch von der zweiten leitenden Schicht isoliert ist. Das Verbinden des Netzstromanschlusses des zweiten Stromausgangs mit der zweiten leitenden Schicht kann das Verbinden einer zweiten leitend beschichteten Durchgangsbohrung mit dem Netzstromanschluss des zweiten Stromausgangs umfassen, wobei sich die zweite leitend beschichtete Durchgangsbohrung durch die ersten und zweiten leitenden Schicht erstreckt, elektrisch mit der zweiten leitenden Schicht verbunden ist und elektrisch von der ersten leitenden Schicht isoliert ist. Das Verfahren kann auch das Verbinden einer dritten leitend beschichteten Durchgangsbohrung mit dem Netzstromanschluss eines dritten Stromausgangs umfassen, wobei sich die dritte leitend beschichtete Durchgangsbohrung durch eine dritte leitende Schicht und die ersten und zweiten leitenden Schichten erstreckt und elektrisch mit der dritten leitenden Schicht verbunden ist und elektrisch von den ersten und zweiten leitenden Schichten isoliert ist.The connecting the mains current terminal of the first current output to the first conductive layer may comprise connecting a first conductive coated through-hole to the mains current terminal of the first current output, the first conductive-coated through-hole extending through the first and second conductive layers electrically to the first conductive layer is connected and is electrically isolated from the second conductive layer. The connecting the mains current terminal of the second current output to the second conductive layer may comprise connecting a second conductive plated through-hole to the mains current terminal of the second current output, the second conductive-coated through-hole extending through the first and second conductive layers electrically to the second conductive layer is connected and is electrically isolated from the first conductive layer. The method may also include connecting a third plated through hole to the power outlet of a third power outlet, the third plated through hole extending through a third conductive layer and the first and second conductive layers and electrically connected to the third conductive layer and electrically is isolated from the first and second conductive layers.
Es sollte klar sein, dass das Obige eine kurze Beschreibung verschiedener Aspekte von verschiedenen Ausführungsformen ist. Es soll deshalb auch klar sein, dass der Schutzumfang der Erfindung von den Ansprüchen bestimmt werden soll, wie sie ausgegeben worden sind, und nicht dadurch, ob ein gegebener Gegenstand eines bzw. einen oder alle von solchen Merkmalen oder Vorteilen einschließt oder eines oder alle der hier angemerkten Probleme angeht.It should be understood that the above is a brief description of various aspects of various embodiments. It is therefore also to be understood that the scope of the invention should be determined by the claims as they were issued, and not by whether a given item includes any or all of such features or advantages, or any or all of here noted problems.
Außerdem gibt es weitere Vorteile und variierende neuartige Merkmale und Aspekte abweichender Ausführungsformen. Die oben genannten und weitere Merkmale und Vorteile werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlicher, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren fortfährt.In addition, there are other advantages and varying novel features and aspects of alternative embodiments. The above and other features and advantages will be more apparent from the following detailed description, which proceeds with reference to the accompanying figures.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Mehrere Ausführungsformen, die die bevorzugten Ausführungsformen einschließen, und der gegenwärtig am besten bekannte Modus der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen gezeigt, in denen:Several embodiments incorporating the preferred embodiments and the best mode of the present invention are set forth in the following description and the accompanying drawings, in which:
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Ausführungsformen von Mehrphasen-Stromverteilungs-, -Stromüberwachungs- und -Strommanagement-Vorrichtungen, -Systemen und -Verfahren oder Mehrfach-Eingangs-Stromverteilungs-, -Stromüberwachungs- und -Strommanagement-Vorrichtungen, -Systemen und -Verfahren werden hier beschrieben. Ausführungsformen solcher Vorrichtungen und Systeme weisen eine Stromverteilungseinheit bzw. Power Distribution Unit (PDU) mit nebeneinander liegenden Steckdosen auf, die mit Strom von unterschiedlichen Stromeingängen durch eine Stromverteilungs-Leiterplatte versorgt werden. Die vorliegende Offenbarung erkennt an, dass das richtige Ausgleichen von Belastungen in verschiedenen Phasen einer Mehrphasen-PDU eine wichtige Aufgabe ist, die dadurch verkompliziert wird, dass unterschiedliche Phasen an Strom traditionell an unterschiedliche Gruppierungen von Ausgängen geliefert werden. Solche unterschiedlichen Gruppen von Steckdosen befinden sich allgemein entlang der Länge eines PDU-Gehäuses, und infolgedessen müssen, wenn benachbarte Komponenten bzw. Bauteile, die in einem Geräte-Rack angebracht sind, in unterschiedliche Phasen eingesteckt werden müssen, deren jeweilige Stromkabel in nichtidealen Richtungen geführt werden. Des Weiteren wird in einigen Fällen die Kabelführung aufgrund von übermäßig langen Kabellängen und aufgrund der Tatsache, dass Kabel zu verschiedenen Steckdosengruppen geführt werden müssen, zu einer Herausforderung. Die vorliegende Offenbarung stellt Gruppierungen von Steckdosen bereit, in denen nebeneinander liegende Steckdosen mit unterschiedlichen Stromphasen verbunden sind. Traditionellerweise müssten, um nebeneinander liegende Steckdosen mit Strom von unterschiedlichen Phasen zu versorgen, separate physische Drähte bzw. Leiter mit den nebeneinander liegenden Steckdosen verbunden werden. In Fällen, in denen eine relativ große Anzahl an Steckdosen vorhanden ist, würde eine solche Anordnung Dutzende von Verbindungspunkten benötigen, die jeweils während des Zusammenbauens manuell verbunden werden müssten. Dies würde einen sehr arbeitsintensiven Prozess erfordern, um die Vorrichtung zusammenzubauen, was einen entsprechenden Anstieg der Wahrscheinlichkeit von Herstellungsfehlern, wie etwa verfehlte oder falsche Verbindungen, kurzgeschlossene Verbindung und/oder mit Widerstand behaftete Verbindungen mit sich bringen würde, was zu einem erhöhten Stromverbrauch und einer verringerten Zuverlässigkeit führen kann, ganz zu schweigen von den zusätzlichen Kosten, die mit einer solchen Konfiguration einhergehen.Embodiments of multi-phase power distribution, power monitoring and power management devices, systems and methods or multiple input power distribution, power monitoring and power management devices, systems and methods are described herein. Embodiments of such devices and systems include a Power Distribution Unit (PDU) with side-by-side outlets powered by power from different power inputs through a power distribution board. The present disclosure recognizes that properly balancing loads in different phases of a multi-phase PDU is an important task, which is complicated by the fact that different phases of current are traditionally supplied to different groupings of outputs. Such different sets of sockets are generally along the length of a PDU housing, and as a result, when adjacent components mounted in a device rack must be plugged into different phases, their respective power cables must be routed in non-ideal directions become. Furthermore, in some cases, cable routing becomes a challenge due to excessively long cable lengths and the need to route cables to different outlet groups. The present disclosure provides groupings of sockets in which adjacent sockets are connected to different phases of current. Traditionally, to power adjacent power outlets with power from different phases, separate physical wires or conductors would need to be connected to the side-by-side power outlets. In cases where there are a relatively large number of sockets, such an arrangement would require dozens of connection points, each of which would have to be manually connected during assembly. This would require a very labor intensive process to assemble the device, which would entail a corresponding increase in the likelihood of manufacturing errors, such as missed or incorrect connections, shorted connections, and / or resistive connections, resulting in increased power consumption and increased power consumption reduced reliability, not to mention the extra cost associated with such a configuration.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung führen Strom zu Steckdosen durch eine Stromverteilungs-Leiterplatte zu, die mit jeder Stromeingangsphase verbunden ist. Die Leiterplatte erlaubt die Bereitstellung einer Verbindung von unterschiedlichen Stromeingangsphasen mit nebeneinander liegenden Steckdosen. Die gedruckte Leiterplatte weist eine Anzahl von Schichten aus leitendem Material auf, wobei unterschiedliche Schichten mit unterschiedlichen Eingängen oder Phasen und mit dem Netzstromanschluss von verschiedenen Steckdosen verbunden sind. Eine solche gedruckte Leiterplatte stellt eine PDU bereit, die beträchtlich einfacher herzustellen ist und beträchtlich zuverlässiger ist als individuelle verdrahtete Verbindungen zu jeder Steckdose von unterschiedlichen Stromeingängen oder Phasen aus.Embodiments of the present disclosure supply power to outlets through a power distribution board connected to each power input phase. The circuit board allows the provision of a connection of different current input phases with adjacent sockets. The printed circuit board has a number of layers of conductive material, with different layers connected to different inputs or phases and to the mains power connector of different sockets. Such a printed circuit board provides a PDU that is considerably simpler to manufacture and considerably more reliable than individual wired connections to any outlet from different power inputs or phases.
Unter Bezugnahme auf
Ein Stromeingang
Die PDU
Die PDU
Die PDU
Nun wird Bezug auf
In verschiedenen Ausführungsformen können die mittleren und oberen Leiterplatten
In einer Ausführungsform weist das Steckdosenmodul
Die untere Leiterplatte
Die Verwendung einer gedruckten Leiterplatte
Wie beschrieben worden ist, weist die Platte
In einigen Ausführungsformen hat jede Stromeingangsphase eine zugehörige Stromkreisschutzvorrichtung, wie etwa einen Schutzschalter bzw. Stromkreisunterbrecher oder eine Sicherung. In einigen Ausführungsformen sind alle Steckdosen und Stromkreisschutzvorrichtungen, die mit einer bestimmten Stromphase assoziiert sind, farbig auf dem Gehäuse der PDU codiert. Infolgedessen können alle Steckdosen und Stromkreisschutzvorrichtungen, die mit der Phase X assoziiert sind, eine erste Farbe haben, können alle Steckdosen und Stromkreisschutzvorrichtungen, die mit der Phase Y assoziiert sind, eine zweite Farbe haben und können alle Steckdosen und Stromkreisschutzvorrichtungen, die mit der Phase Z assoziiert sind, eine dritte Farbe haben. Auf eine solche Art und Weise kann bzw. können eine bestimmte Steckdose und/oder Stromkreisschutzvorrichtung leicht mit der entsprechenden Stromphase identifiziert werden. In ähnlicher Weise kann die Anzeige in Ausführungsformen, die eine Anzeige aufweisen, eine entsprechende Farbcodierung aufweisen, um die spezielle Stromphase zu identifizieren, für die strom- bzw. leistungsbezogene Informationen angezeigt werden. In anderen Ausführungsformen können andere Anzahlen an Phasen oder Stromeingängen zu der PDU zugeführt werden, was entsprechende Änderungen bei den gedruckten Leiterplatten und/oder der Farbcodierung mit sich bringt, was einem Fachmann auf dem Gebiet ohne weiteres offensichtlich sein wird.In some embodiments, each power input phase has an associated circuit protection device, such as a circuit breaker or fuse. In some embodiments, all outlets and circuit protection devices associated with a particular power phase are color coded on the housing of the PDU. As a result, all the sockets and circuit protectors associated with phase X may have a first color, all sockets and circuit protectors associated with phase Y may have a second color and may have all the sockets and circuit protection devices associated with phase Z. have a third color. In such a way, a particular socket and / or circuit protection device can be easily identified with the corresponding current phase. Similarly, in embodiments having a display, the display may have corresponding color coding to identify the particular stream phase for which power related information is displayed. In other embodiments, other numbers of phases or current inputs may be supplied to the PDU, involving corresponding changes in the printed circuit boards and / or color coding, which will be readily apparent to one skilled in the art.
Nun wird Bezug auf
Die leitenden Schichten
Obwohl die Ausführungsformen von
Dementsprechend werden gedruckte Leiterplatten beschrieben, die verwendet werden können, um nebeneinander liegende Stromausgänge mit Strom von unterschiedlichen Stromeingängen zu versorgen, ohne dass komplexe Kabelbäume und eine große Anzahl von einzelnen Drahtverbindungen benötigt werden. Steckdosen, wie etwa die Steckdose
Wie in mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen angemerkt worden ist, kann Strom von mehreren Eingängen durch eine gedruckte Leiterplatte verteilt werden, die mit vermischten oder überlappenden leitenden und isolierenden Schichten in einer Sandwich-Beziehung bzw. in einer übereinandergeschichteten Beziehung so hergestellt ist, dass sie die in den oben genannten Ausführungsformen erörterten Charakteristiken aufweist. Nun wird Bezug auf
Wie problemlos aus den oben beschriebenen Ausführungsformen erkannt werden kann, sieht die vorliegende Offenbarung eine effiziente und zuverlässige Ausgabe von Strom von mehreren Stromeingängen an nebeneinander liegende Stromausgänge vor. Infolgedessen ist zu sehen, dass die oben genannten und weitere Ausführungsformen oder Aspekte davon unterschiedlich eine(n) oder mehrere von den folgenden Problemlösungen, Vorteilen oder Nutzen bereitstellen können:
- • effiziente Herstellung und Montage bzw. Zusammenbauen von Stromverteilungseinheiten, die Gruppen von linear angeordneten Steckdosen mit nebeneinander liegenden Stromausgängen aufweisen, die mit unterschiedlichen Stromquellen verbunden sind;
- • kostengünstigere PDUs, die die oben beschriebenen Merkmale aufweisen, durch eine Reduzierung von Materialien, die für die Herstellung und das Zusammenbauen solcher PDUs benötigt werden;
- • kostengünstigere PDUs, die die oben beschriebenen Merkmale aufweisen, durch eine Reduzierung von Zusammenbauschritten, die für das Zusammenbauen solcher PDUs benötigt werden;
- • PDUs mit einer höheren Zuverlässigkeit infolge einer reduzierten Wahrscheinlichkeit von Herstellungsfehlern und/oder ohmschen Verbindungen zwischen nebeneinander liegenden Steckdosen, die unterschiedliche Stromquelleneingänge haben;
- • effizienter Belastungsausgleich zwischen Phasen von Mehrphasen-PDUs;
- • bei PDUs mit zwei Eingängen können Geräte mit internen redundanten Stromversorgungen, die eine Verbindung mit redundanten Stromquellen benötigen, mit nebeneinander liegenden Steckdosen in einer PDU verbunden werden, wodurch die Kabelführung vereinfacht wird;
- • PDUs mit mehreren Gruppen von Steckdosen mit Optionen für das Verbinden bzw. Anschließen von nebeneinander liegenden Komponenten bzw. Bauteilen in einem Geräte-Rack mit nebeneinander liegenden Ausgängen der PDU und nicht mit Steckdosen in unterschiedlichen Steckdosengruppen, wodurch die Kabelführung vereinfacht wird; und
- • PDUs, die eines oder mehrere der oben angeführten Merkmale in einem kompakten Formfaktor haben, der null Einheiten an Geräte-Rack-Raum verbraucht.
- • efficient manufacture and assembly of power distribution units comprising groups of linearly arranged power outlets with adjacent power outlets connected to different power sources;
- • lower cost PDUs having the features described above by reducing materials needed to manufacture and assemble such PDUs;
- • lower cost PDUs having the features described above by reducing assembly steps needed to assemble such PDUs;
- PDUs with higher reliability due to a reduced likelihood of manufacturing errors and / or ohmic connections between adjacent sockets having different power source inputs;
- • efficient load balancing between phases of multiphase PDUs;
- • For PDUs with two inputs, devices with internal redundant power supplies that require connection to redundant power sources can be connected to adjacent sockets in a PDU, simplifying cable management;
- PDUs with multiple groups of sockets with options for connecting or connecting adjacent components in a device rack with PDU side-by-side outlets, rather than outlets in different outlets groups, simplifying cable management; and
- • PDUs that have one or more of the above features in a compact form factor that consumes zero units of device rack space.
Die vorhergehende Beschreibung der Offenbarung ist bereitgestellt, um es einem Fachmann auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Offenbarung durchzuführen oder zu verwenden. Verschiedene Modifikationen bei der Offenbarung werden den Fachleuten auf dem Gebiet ohne Weiteres ersichtlich sein, und die generischen Prinzipien, die hierin definiert sind, können auf andere Variationen angewendet werden, ohne dass von dem Geist oder dem Schutzumfang der Offenbarung abgewichen wird. Durch die ganze Offenbarung hindurch gibt der Begriff „Beispiel” oder „beispielhaft” ein Beispiel oder einen Fall an und impliziert oder erfordert keine Bevorzugung des angeführten Beispiels. Infolgedessen soll die Offenbarung nicht auf die hier beschriebenen Beispiele und Designs beschränkt sein, sondern es soll ihr der breiteste Schutzumfang erteilt werden, der mit den Prinzipien und den neuartigen Merkmalen, die hier offenbart worden sind, vereinbar ist.The foregoing disclosure of the disclosure is provided to enable one skilled in the art to make or use the disclosure. Various modifications to the disclosure will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other variations without departing from the spirit or scope of the disclosure. Throughout the disclosure, the term "example" or "exemplary" indicates an example or a case and does not imply or require any preference for the example given. As a result, the disclosure is not intended to be limited to the examples and designs described herein, but is to be accorded the broadest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.
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